JP2019184193A - Heat pump system - Google Patents
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Abstract
Description
エコノマイザを有する冷媒回路を備えたヒートポンプシステム Heat pump system with refrigerant circuit with economizer
従来より、エコノマイザを有する冷媒回路を備えたヒートポンプシステムがある。この冷媒回路は、冷媒を圧縮する圧縮機と、被加熱流体によって圧縮機において圧縮された冷媒を冷却する放熱器と、放熱器において冷却された冷媒を減圧する膨張機構と、膨張機構において減圧された冷媒を蒸発させる蒸発器と、が接続されることによって構成されている。また、冷媒回路には、冷媒回路を流れる冷媒によって放熱器において冷却された冷媒をさらに冷却するエコノマイザが設けられている。そして、このヒートポンプシステムにおいて、特許文献1(欧州特許出願公開第2952832号明細書)に示すように、エコノマイザが放熱器と一体化された一体型熱交換器を構成しているものがある。 Conventionally, there is a heat pump system including a refrigerant circuit having an economizer. The refrigerant circuit includes a compressor that compresses the refrigerant, a radiator that cools the refrigerant compressed in the compressor by the fluid to be heated, an expansion mechanism that decompresses the refrigerant cooled in the radiator, and a pressure that is reduced by the expansion mechanism. And an evaporator for evaporating the refrigerant. The refrigerant circuit is provided with an economizer that further cools the refrigerant cooled in the radiator by the refrigerant flowing through the refrigerant circuit. In this heat pump system, as shown in Patent Document 1 (European Patent Application Publication No. 2952832), there is one that constitutes an integrated heat exchanger in which an economizer is integrated with a radiator.
しかし、上記従来の一体化熱交換器では、エコノマイザと放熱器との接合部を介した熱伝導によって、放熱器を流れる冷媒がエコノマイザを流れる冷媒によって冷却され、これにより、放熱器において被加熱流体を加熱する能力が低下するおそれがある。 However, in the above-described conventional integrated heat exchanger, the refrigerant flowing through the radiator is cooled by the refrigerant flowing through the economizer due to heat conduction through the junction between the economizer and the radiator, whereby the heated fluid in the radiator There is a possibility that the ability to heat the glass will decrease.
第1の観点にかかるヒートポンプシステムは、冷媒を圧縮する圧縮機と、被加熱流体によって圧縮機において圧縮された冷媒を冷却する放熱器と、放熱器において冷却された冷媒を減圧する膨張機構と、膨張機構において減圧された冷媒を蒸発させる蒸発器と、が接続されることによって構成される冷媒回路を有している。また、冷媒回路には、冷媒回路を流れる冷媒によって放熱器において冷却された冷媒をさらに冷却するエコノマイザが設けられている。そして、ここでは、エコノマイザが、放熱器と一体化された一体型熱交換器を構成している。しかも、ここでは、一体型熱交換器が、エコノマイザと放熱器との間に断熱部を有している。 A heat pump system according to a first aspect includes a compressor that compresses a refrigerant, a radiator that cools the refrigerant compressed in the compressor by a fluid to be heated, an expansion mechanism that depressurizes the refrigerant cooled in the radiator, It has a refrigerant circuit configured by connecting an evaporator for evaporating the decompressed refrigerant in the expansion mechanism. The refrigerant circuit is provided with an economizer that further cools the refrigerant cooled in the radiator by the refrigerant flowing through the refrigerant circuit. Here, the economizer constitutes an integrated heat exchanger integrated with the radiator. In addition, here, the integrated heat exchanger has a heat insulating portion between the economizer and the radiator.
ここでは、断熱部によって、エコノマイザと放熱器との間の熱伝導を抑えることができる。これにより、ここでは、放熱器を流れる冷媒がエコノマイザを流れる冷媒によって冷却されにくくなり、放熱器において被加熱流体を加熱する能力の低下を抑えることができる。 Here, the heat conduction between the economizer and the radiator can be suppressed by the heat insulating portion. Thereby, here, it becomes difficult for the refrigerant flowing through the radiator to be cooled by the refrigerant flowing through the economizer, and a decrease in the ability to heat the heated fluid in the radiator can be suppressed.
第2の観点にかかるヒートポンプシステムは、第1の観点にかかるヒートポンプシステムにおいて、断熱部が、一体型熱交換器において冷媒及び被加熱流体を流す部分を構成する材料よりも熱伝導率が低い材料によって構成されている。 A heat pump system according to a second aspect is the heat pump system according to the first aspect, wherein the heat insulating part has a lower thermal conductivity than the material constituting the part through which the refrigerant and the fluid to be heated flow in the integrated heat exchanger. It is constituted by.
ここでは、例えば、冷媒及び被加熱流体を流す部分を構成する材料(金属製の素材)よりも熱伝導率が低い樹脂製やゴム製、セラミック製の素材によって容易に断熱部を構成することができる。 Here, for example, it is possible to easily configure the heat insulating portion with a resin, rubber, or ceramic material having a lower thermal conductivity than the material (metal material) that constitutes the portion through which the refrigerant and the fluid to be heated flow. it can.
第3の観点にかかるヒートポンプシステムは、第1の観点にかかるヒートポンプシステムにおいて、断熱部が、放熱器とエコノマイザとの間に設けられた冷媒及び被加熱流体を流さない隙間によって構成されている。 In the heat pump system according to the third aspect, in the heat pump system according to the first aspect, the heat insulating part is configured by a gap provided between the radiator and the economizer and not flowing the fluid to be heated.
ここでは、隙間によって容易に断熱部を構成することができる。 Here, a heat insulation part can be easily comprised with a clearance gap.
第4の観点にかかるヒートポンプシステムは、第3の観点にかかるヒートポンプシステムにおいて、隙間が、真空状態である。 In the heat pump system according to the fourth aspect, the gap is in a vacuum state in the heat pump system according to the third aspect.
ここでは、隙間によって構成される断熱部の断熱性能を向上させることができる。 Here, the heat insulation performance of the heat insulation part comprised by the clearance gap can be improved.
第5の観点にかかるヒートポンプシステムは、第4の観点にかかるヒートポンプシステムにおいて、一体型熱交換器が、真空ロウ付け又は拡散接合により形成されている。 A heat pump system according to a fifth aspect is the heat pump system according to the fourth aspect, wherein the integrated heat exchanger is formed by vacuum brazing or diffusion bonding.
ここでは、例えば、板材を積層して真空ロウ付け又は拡散接合により接合することによって一体型熱交換器を形成する際に、放熱器とエコノマイザとの間に配置される板材間に冷媒及び被加熱流体を流さない隙間を形成しておくことによって、この板材間の隙間を容易に真空状態にすることができる。 Here, for example, when forming an integrated heat exchanger by stacking plate materials and bonding them by vacuum brazing or diffusion bonding, the refrigerant and the heated material are disposed between the plate materials arranged between the radiator and the economizer. By forming a gap that does not allow fluid to flow, the gap between the plate members can be easily evacuated.
第6の観点にかかるヒートポンプシステムは、第1〜第5の観点のいずれかにかかるヒートポンプシステムにおいて、一体型熱交換器が、マイクロ流路熱交換器である。 A heat pump system according to a sixth aspect is the heat pump system according to any one of the first to fifth aspects, wherein the integrated heat exchanger is a microchannel heat exchanger.
ここでは、一体型熱交換器をコンパクト化することができる。 Here, the integrated heat exchanger can be made compact.
第7の観点にかかるヒートポンプシステムは、第1〜第6の観点のいずれかにかかるヒートポンプシステムにおいて、放熱器において冷媒との熱交換によって加熱された被加熱流体によって室内を暖房する利用側機器をさらに有している。 A heat pump system according to a seventh aspect is the heat pump system according to any one of the first to sixth aspects, wherein a utilization side device that heats a room by a heated fluid heated by heat exchange with a refrigerant in a radiator. In addition.
ここでは、放熱器において被加熱流体を加熱する能力の低下が抑えられているため、利用側機器における暖房能力の低下を抑えることができる。 Here, since the fall of the capability to heat the to-be-heated fluid is suppressed in the radiator, the fall of the heating capability in a utilization side apparatus can be suppressed.
以下、ヒートポンプシステムについて、図面に基づいて説明する。 Hereinafter, the heat pump system will be described with reference to the drawings.
(1)ヒートポンプシステム
<構成>
図1は、本開示の一実施形態にかかるヒートポンプシステム1の概略構成図である。ヒートポンプシステム1は、主として、熱交換媒体としての冷媒が循環する冷媒回路10と、被加熱流体としての水が循環する水回路30と、を有しており、冷媒回路10における冷媒圧縮式のヒートポンプサイクルを利用して水を加熱し、加熱された水によって室内を暖房する装置である。
(1) Heat pump system <Configuration>
FIG. 1 is a schematic configuration diagram of a
冷媒回路10は、主として、圧縮機11と、放熱器12と、膨張機構13と、蒸発器14と、インジェクション管21と、エコノマイザ22と、を有している。そして、冷媒回路10には、冷媒として、HFC系冷媒やHFO系冷媒、自然冷媒が封入されている。
The
圧縮機11は、冷媒を圧縮する機器である。圧縮機11は、例えば、ロータリ型やスクロール型等の冷媒圧縮要素をモータ等の駆動機構によって駆動する圧縮機である。
The
放熱器12は、水回路30を循環する水によって圧縮機11において圧縮された冷媒を冷却する機器である。尚、放熱器12の詳細については後述する。また、圧縮機11の吐出口11bと放熱器12の冷媒側の入口(第2入口12a)とは、吐出冷媒管16によって接続されている。
The
膨張機構13は、放熱器12において冷却された冷媒(ここでは、エコノマイザ22においてさらに冷却された冷媒)を減圧する機器である。膨張機構13は、例えば、膨張弁やキャピラリーチューブである。また、放熱器12の冷媒側の出口(第2出口12b)と膨張機構13とは、高温冷媒管17によって接続されている。
The
蒸発器14は、膨張機構13において減圧された冷媒を蒸発させる機器である。蒸発器14は、例えば、空気によって冷媒を加熱するフィンアンドチューブ式の熱交換器である。そして、ここでは、冷媒の加熱源となる空気の流れを得るために送風ファン15が設けられている。送風ファン15は、プロペラ型等の送風要素をモータ等の駆動機構によって駆動するファンである。また、膨張機構13と蒸発器14の冷媒の入口14aとは、低温冷媒管18によって接続されており、蒸発器14の冷媒の出口14bと圧縮機11の吸入口11aとは、吸入冷媒管19によって接続されている。
The
インジェクション管21は、高温冷媒管17を流れる冷媒の一部を分岐して圧縮機11に戻す冷媒管である。インジェクション管21の一端は、高温冷媒管17に接続されており、インジェクション管21の他端は、圧縮機11の圧縮行程の途中部分11cに接続されている。尚、インジェクション管21の他端は、圧縮機11の圧縮行程の途中部分11cではなく、圧縮機11の吸入口11a又は吸入冷媒管19に接続されていてもよい。インジェクション管21には、インジェクション膨張機構23が設けられている。インジェクション膨張機構23は、例えば、膨張弁である。
The
エコノマイザ22は、冷媒回路10を流れる冷媒によって放熱器12において冷却された冷媒をさらに冷却する機器である、ここでは、エコノマイザ22は、放熱器12において冷却された高温冷媒管17を流れる冷媒を、冷媒回路10を流れる冷媒としてのインジェクション管21を流れる冷媒(より具体的には、インジェクション膨張機構23によって減圧された冷媒)によって冷却する。このため、エコノマイザ22は、高温冷媒管17及びインジェクション管21に設けられている。エコノマイザ22の高温冷媒管17側の入口(第4入口22a)は、高温冷媒管17aに接続されており、エコノマイザ22の高温冷媒管17側の出口(第4出口22b)は、高温冷媒管17の膨張機構13寄りの部分17bに接続されている。エコノマイザ22のインジェクション管21側の入口(第3入口22c)は、インジェクション管21の第2部分21bに接続されており、エコノマイザ22のインジェクション管21側の出口(第3入口22d)は、インジェクション管21の第3部分21cに接続されている。ここで、インジェクション管21は、高温冷媒管17の放熱器12寄りの部分17aとインジェクション膨張機構23との間を接続する第1部分21aと、インジェクション膨張機構23とエコノマイザ22の第3入口22cとの間を接続する第2部分21bと、エコノマイザ22の第3出口22dと圧縮機11との間を接続する第3部分21cと、を有している。尚、エコノマイザ22の詳細については後述する。
The
水回路30は、主として、放熱器12と、ポンプ31と、利用側機器32と、を有している。そして、水回路30には、水が封入されている。
The
放熱器12は、上記のように、水回路30を循環する水によって圧縮機11において圧縮された冷媒を冷却する機器である。言い換えれば、放熱器12は、冷媒回路10を循環する冷媒によって水を加熱する機器である。尚、放熱器12の詳細については後述する。
The
ポンプ31は、水を昇圧する機器である。ポンプ31は、例えば、遠心型や容積型のポンプ要素をモータ等の駆動機構によって駆動するポンプである。ここで、放熱器12の水側の出口(第1出口12d)とポンプ31の吸込口31aとは、出口水管33によって接続されている。
The
利用側機器32は、放熱器12によって加熱された水によって室内を暖房する機器である。利用側機器32は、例えば、ラジエータや床暖房機である。また、ポンプ31の吐出口31bと利用側機器32の水の入口32aとは、吐出水管34によって接続されており、利用側機器32の水の出口32bと放熱器12の水側の入口(第1入口12c)とは、入口水管35によって接続されている。
The
上記のヒートポンプシステム1の構成機器は、制御装置2によって制御されるようになっている。制御装置2は、マイクロコンピュータやメモリ等が実装された制御基板等によって構成されている。
The components of the
<動作>
次に、ヒートポンプシステム1の動作について、図1を用いて説明する。ヒートポンプシステム1は、上記のように、冷媒回路10における冷媒圧縮式のヒートポンプサイクルを利用して水を加熱し、加熱された水によって室内を暖房すること(暖房運転)が可能である。尚、暖房運転は、制御装置2によって行われる。
<Operation>
Next, operation | movement of the
冷媒回路10において、圧縮機11において圧縮されて吐出された冷媒は、放熱器12に送られる。放熱器12に送られた冷媒(高温冷媒)は、水回路30を循環する水と熱交換を行って冷却されて凝縮する。放熱器12において放熱した冷媒は、エコノマイザ22に送られる。エコノマイザ22に送られた冷媒(高温冷媒)は、高温冷媒管17からインジェクション管21に分岐された冷媒(低温冷媒)と熱交換を行ってさらに冷却される。このとき、インジェクション管21を流れる冷媒は、エコノマイザ22において加熱されて、圧縮機11に戻される。エコノマイザ22において冷却された冷媒は、膨張機構13によって減圧された後に、蒸発器14に送られる。蒸発器14に送られた冷媒は、送風ファン15によって蒸発器14を通過する空気と熱交換を行って加熱されることによって蒸発する。蒸発器14において蒸発した冷媒は、圧縮機11に吸入されて、再び、圧縮機11において圧縮されて吐出される。
In the
一方、水回路30においては、放熱器12における冷媒の放熱によって水が加熱される。放熱器12において加熱された水は、ポンプ31によって昇圧されて吐出される。ポンプ31から吐出された水は、利用側機器32に送られる。利用側機器32に送られた水は、室内を暖房することによって冷却される。利用側機器32において冷却された水は、放熱器12に送られて、再び、放熱器12において加熱される。
On the other hand, in the
(2)放熱器及びエコノマイザの詳細
次に、放熱器12及びエコノマイザ22の詳細について、図1〜図8を用いて説明する。ここで、図2は、放熱器12及びエコノマイザ22が一体化された一体型熱交換器20の外観を示す斜視図である。図3は、放熱器12の第1流路51を前方向から見た図である。図4は、放熱器12の第2流路61を前方向から見た図である。図5は、エコノマイザ22の第1流路71を前方向から見た図である。図6は、エコノマイザ22の第2流路81を前方向から見た図である。図7は、断熱部44の内部を前方向から見た図である。図8は、一体型熱交換器20の内部を示す分解斜視図である。また、以下の説明では、方向や位置関係を説明するために、「上」、「下」、「左」、「右」、「前」、「後」といった表現を用いる場合があるが、これらの表現が示す方向は、特にことわりのない限り、図面中に示された矢印の方向に従うものとする。
(2) Details of radiator and economizer Next, details of the
ここでは、放熱器12及びエコノマイザ22が一体化された一体型熱交換器20を構成している。すなわち、一体型熱交換器20は、放熱器12及びエコノマイザ22を有している。
Here, an
一体型熱交換器20は、主として、放熱器12を構成する放熱器側熱交換部41と、エコノマイザ22を構成するエコノマイザ側熱交換部42と、放熱器側熱交換部41及びエコノマイザ側熱交換部42が設けられるケーシング43と、を有している。放熱器側熱交換部41は、被加熱流体(水)によって圧縮機11において圧縮された冷媒(高温冷媒)を冷却する部分である。エコノマイザ側熱交換部42は、冷媒回路10を流れる冷媒(低温冷媒)によって放熱器12(放熱器側熱交換部41)において冷却された冷媒をさらに冷却する部分である。尚、ここでは、エコノマイザ側熱交換部42が放熱器側熱交換部41の後方向側に配置されているが、前後関係が逆の配置であってもよい。
The
しかも、ここでは、一体型熱交換器22が、エコノマイザ22(エコノマイザ側熱交換部42)と放熱器12(放熱器側熱交換部41)との間(ここでは、前後方向間)に断熱部44をさらに有している。すなわち、断熱部44は、放熱器側熱交換部41とエコノマイザ側熱交換部42との間に配置された状態でケーシング43に設けられている。ここで、断熱部44は、エコノマイザ22(エコノマイザ側熱交換部42)と放熱器12(放熱器側熱交換部41)との間の熱伝導を抑える部分である。
In addition, here, the
放熱器側熱交換部41(放熱器12)は、水が流れる第1流路51が複数列形成された第1層50と、高温冷媒が流れる第2流路61が複数列形成された第2層60と、が積層されることによって構成されている。ここで、第1層50と第2層60とが積層される方向(ここでは、図2及び図8の前後方向)を積層方向とする。また、第1流路51が並ぶ方向(ここでは、左右方向)を第1流路51の配列方向とし、第2流路61が並ぶ方向(ここでは、上下方向)を第2流路61の配列方向とする。そして、第1及び第2流路51、61は、流路断面積が非常に小さいマイクロ流路(相当直径で1.5mm以下の流路)である。すなわち、放熱器12は、マイクロ流路熱交換器と呼ばれるものである。そして、第1流路51は、第1及び第2層50、60の積層方向(前後方向)に沿って第1層50を見た際に、第1流路51の配列方向(左右方向)に交差する方向(ここでは、上下方向)に沿って第1層50の下端部付近から上端部付近まで延びている。しかも、ここでは、第1流路51は、積層方向(前後方向)に沿って第1層50を見た際に、第1流路51の配列方向(左右方向)に蛇行した形状を有しており、これにより、伝熱促進を図るようにしている。また、第2流路61は、第1及び第2層50、60の積層方向(前後方向)に沿って第2層60を見た際に、第2流路61の配列方向(上下方向)に交差する方向(ここでは、左右方向)に沿って第2層60の左端部付近から右端部付近まで延びている。しかも、ここでは、第2流路61は、上下方向に並ぶ複数(ここでは、4つ)の流路群に分かれており、左下端部に位置する流路群から左上端部に位置する流路群に向かって左右方向に折り返すように延びている。このように、ここでは、第1流路51と第2流路61とが直交対向流をなすように配置されている。
The radiator-side heat exchanging portion 41 (heat radiator 12) includes a
そして、ここでは、第1層50及び第2層60の積層構造を有する放熱器側熱交換部41は、第1流路51をなす溝が片面に形成された第1板材52と、第2流路61をなす溝が片面に形成された第2板材62と、が交互に積層されることによって構成されている。第1及び第2板材52、62は、金属製の素材で形成されている。第1流路51や第2流路61をなす溝は、例えば、第1及び第2板材52、62に機械加工やエッチング加工を施すことによって形成されている。そして、このような溝加工がなされた第1及び第2板材52、62を所定数積層した後に、真空ロウ付け又は拡散接合の接合処理によって第1及び第2板材52、62間を接合することによって、第1層50及び第2層60の積層構造を有する放熱器側熱交換部41が得られている。尚、ここでは、第1及び第2板材52、62の両方の片面に流路51、61をなす溝が形成されているが、これに限定されるものではなく、第1及び第2板材52、62のいずれか一方の両面に流路51、61をなす溝が形成されていてもよいし、第1及び第2板材52、62の両方の両面に流路51、61をなす溝が形成されていてもよい。
And here, the radiator side
また、ここでは、第1板材52の下端部及び上端部に、切り欠き部53、54が形成されており、切り欠き部53、54はそれぞれ、第1流路51の下端部(水の入口部分)及び上端部(水の出口部分)に連通している。第2板材62の下端部及び上端部にも、切り欠き部53、54と重なるように切り欠き部63、64が形成されている。そして、第1及び第2板材52、62間が接合されることによって、切り欠き部53、63が第1流路51の下端部と連通する空間である第1入口ヘッダ13cを形成し、切り欠き部54、64が第1流路51の上端部と連通する空間である第1出口ヘッダ13dを形成している。また、第2板材62の左上端部及び左下端部に切り欠き部65、66が形成されており、切り欠き部65、66はそれぞれ、第2流路61の左上端部(高温冷媒の入口部分)及び左下端部(高温冷媒の出口部分)に連通している。第1板材52の左上端部及び左下端部にも、切り欠き部65、66と重なるように切り欠き部55、56が形成されている。そして、第1及び第2板材52、62間が接合されることによって、切り欠き部55、65が第2流路61の左上端部と連通する空間である第2入口ヘッダ13aを形成し、切り欠き部56、66が第2流路61の左下端部と連通する空間である第2出口ヘッダ13bを形成している。
Further, here,
エコノマイザ側熱交換部42(エコノマイザ22)は、低温冷媒が流れる第3流路71が複数列形成された第3層70と、高温冷媒が流れる第4流路81が複数列形成された第4層80と、が積層されることによって構成されている。ここで、第3層70と第4層80とが積層される方向(ここでは、図2及び図8の前後方向)を積層方向とする。また、第3流路71が並ぶ方向(ここでは、左右方向)を第3流路71の配列方向とし、第4流路81が並ぶ方向(ここでは、上下方向)を第4流路81の配列方向とする。そして、第3及び第4流路71、81は、流路断面積が非常に小さいマイクロ流路(相当直径で1.5mm以下の流路)である。すなわち、エコノマイザ22は、マイクロ流路熱交換器と呼ばれるものである。そして、第3流路71は、第3及び第4層70、80の積層方向(前後方向)に沿って第3層70を見た際に、第3流路71の配列方向(左右方向)に交差する方向(ここでは、上下方向)に沿って第3層70の下端部付近から上端部付近まで延びている。しかも、ここでは、第3流路71は、積層方向(前後方向)に沿って第3層70を見た際に、第3流路71の配列方向(左右方向)に蛇行した形状を有しており、これにより、伝熱促進を図るようにしている。また、第4流路81は、第3及び第4層70、80の積層方向(前後方向)に沿って第4層80を見た際に、第4流路81の配列方向(上下方向)に交差する方向(ここでは、左右方向)に沿って第4層80の左端部付近から右端部付近まで延びている。しかも、ここでは、第4流路81は、上下方向に並ぶ複数(ここでは、4つ)の流路群に分かれており、左下端部に位置する流路群から左上端部に位置する流路群に向かって左右方向に折り返すように延びている。このように、ここでは、第3流路71と第4流路81とが直交対向流をなすように配置されている。
The economizer side heat exchanging unit 42 (economizer 22) includes a
そして、ここでは、第3層70及び第4層80の積層構造を有するエコノマイザ側熱交換部42は、第3流路71をなす溝が片面に形成された第3板材72と、第4流路81をなす溝が片面に形成された第4板材82と、が交互に積層されることによって構成されている。第3及び第4板材72、82は、金属製の素材で形成されている。第3流路71や第4流路81をなす溝は、例えば、第3及び第4板材72、82に機械加工やエッチング加工を施すことによって形成されている。そして、このような溝加工がなされた第3及び第4板材72、82を所定数積層した後に、真空ロウ付け又は拡散接合の接合処理によって第3及び第4板材72、82間を接合することによって、第3層70及び第4層80の積層構造を有するエコノマイザ側熱交換部42が得られている。尚、ここでは、第3及び第4板材72、82の両方の片面に流路71、81をなす溝が形成されているが、これに限定されるものではなく、第3及び第4板材72、82のいずれか一方の両面に流路71、81をなす溝が形成されていてもよいし、第3及び第4板材72、82の両方の両面に流路71、81をなす溝が形成されていてもよい。
And here, the economizer side
また、ここでは、第3板材72の下端部及び上端部に、切り欠き部73、74が形成されており、切り欠き部73、74はそれぞれ、第3流路71の下端部(低温冷媒の入口部分)及び上端部(低温冷媒の出口部分)に連通している。第4板材82の下端部及び上端部にも、切り欠き部73、74と重なるように切り欠き部83、84が形成されている。そして、第3及び第4板材72、82間が接合されることによって、切り欠き部73、83が第3流路71の下端部と連通する空間である第3入口ヘッダ23cを形成し、切り欠き部74、84が第3流路71の上端部と連通する空間である第3出口ヘッダ23dを形成している。また、第4板材82の左上端部及び左下端部に切り欠き部85、86が形成されており、切り欠き部85、86はそれぞれ、第4流路81の左上端部(高温冷媒の入口部分)及び左下端部(高温冷媒の出口部分)に連通している。第3板材72の左上端部及び左下端部にも、切り欠き部85、86と重なるように切り欠き部75、76が形成されている。そして、第3及び第4板材72、82間が接合されることによって、切り欠き部75、85が第4流路81の左上端部と連通する空間である第4入口ヘッダ23aを形成し、切り欠き部76、86が第4流路81の左下端部と連通する空間である第4出口ヘッダ23bを形成している。
Further, here,
断熱部44は、放熱器側熱交換部41(放熱器12)とエコノマイザ側熱交換部42(エコノマイザ22)との間に冷媒及び水を流さない隙間90を形成している。ここでは、断熱部44は、放熱器側熱交換部41側の第5板材91と、エコノマイザ側熱交換部42側の第6板材92と、第5及び第6板材91、92間に配置される第7板材93と、を有している。第5〜第7板材91〜93は、金属製の素材で形成されている。第7板材93には、隙間90を形成するための開口94が形成されている。そして、第5及び第6板材91、92間に第7板材93を配置、すなわち、図2及び図8の前方向から第5板材91、第7板材93、第6板材92を順に積層した後に、真空ロウ付け又は拡散接合の接合処理によって板材91、93、92間を接合することによって、内部に隙間90が形成された断熱部44が得られている。尚、真空ロウ付け又は拡散接合は、真空雰囲気で板材91、93、92間を接合することになるため、これによって得られる隙間90も真空状態になっている。
The
ケーシング43は、放熱器側熱交換部41、エコノマイザ側熱交換部42及び断熱部44が設けられる部材である。ここでは、ケーシング43は、略直方体形状を有している。そして、ケーシング43の下面部の前寄りの部分には、水の入口となる第1入口12cが形成されており、第1入口ヘッダ13cに連通している。第1入口12cには、入口水管35が接続されている。ケーシング43の上面部の前寄りの部分には、水の出口となる第1出口12dが形成されており、第1出口ヘッダ13dに連通している。第1出口12dには、出口水管33が接続されている。ケーシング43の左側面部の前側上部には、高温冷媒の入口となる第2入口12aが形成されており、第2入口ヘッダ13aに連通している。第2入口12aには、吐出冷媒管16が接続されている。ケーシング43の左側面部の前側下部には、高温冷媒の出口となる第2出口12bが形成されており、第2出口ヘッダ13bに連通している。第2出口12bには、高温冷媒管17aが接続されている。また、ケーシング43の下面部の後寄りの部分には、低温冷媒の入口となる第3入口22cが形成されており、第3入口ヘッダ23cに連通している。第3入口22cには、インジェクション管21bが接続されている。ケーシング43の上面部の後寄りの部分には、低温冷媒の出口となる第3出口22dが形成されており、第3出口ヘッダ23dに連通している。第3出口22dには、インジェクション管21bが接続されている。ケーシング43の左側面部の後側上部には、高温冷媒の入口となる第4入口22aが形成されており、第4入口ヘッダ23aに連通している。第4入口22aには、高温冷媒管17aが接続されている。ケーシング43の左側面部の後側下部には、高温冷媒の出口となる第4出口22bが形成されており、第4出口ヘッダ23bに連通している。第4出口22bには、高温冷媒管17bが接続されている。ここでは、ケーシング43の各面部は、金属製の板状の部材によって構成されている。
The
そして、ここでは、ケーシング43の各面部は、放熱器側熱交換部41、エコノマイザ側熱交換部42及び断熱部44を覆うように配置されて、放熱器側熱交換部41、エコノマイザ側熱交換部42及び断熱部44と接合されている。ここで、放熱器側熱交換部41、エコノマイザ側熱交換部42及び断熱部44とケーシング43との接合は、第1〜第7板材52、62、72、82、91、92、93を所定順序で所定数積層したものをケーシング43の各面部で覆った後に、真空ロウ付け又は拡散接合の接合処理を行うことによって、放熱器側熱交換部41、エコノマイザ側熱交換部42及び断熱部44の形成とともに行われている。しかし、放熱器側熱交換部41、エコノマイザ側熱交換部42、断熱部44及びケーシング43をすべて同時に接合しなくてもよく、放熱器側熱交換部41、エコノマイザ側熱交換部42及び断熱部44だけを真空ロウ付け又は拡散接合で接合し、その後、放熱器側熱交換部41、エコノマイザ側熱交換部42及び断熱部44が接合されたものをケーシング43と接合するようにしてもよい。
And each surface part of the
このような構成を有する一体型熱交換器20では、ヒートポンプシステム1の運転時に、放熱器12において、水は、第1入口12cから第1入口ヘッダ13cに流入し、第1入口ヘッダ13cから第1流路51の入口部分に分岐されて第1流路51内を下から上に向かって流れて高温冷媒との熱交換によって加熱され、第1流路51の出口部分から第1出口ヘッダ13dで合流して第1出口12dから流出する。また、放熱器12において、高温冷媒は、第2入口12aから第2入口ヘッダ13aに流入し、第2入口ヘッダ13aから第2流路61の入口部分に分岐されて第2流路61内を左右に折り返しながら上から下に向かって流れて水との熱交換によって放熱し、第2流路61の出口部分から第2出口ヘッダ13bで合流して第2出口12bから流出する。また、エコノマイザ22において、低温冷媒は、第3入口22cから第3入口ヘッダ23cに流入し、第3入口ヘッダ23cから第3流路71の入口部分に分岐されて第3流路71内を下から上に向かって流れて高温冷媒との熱交換によって加熱され、第3流路71の出口部分から第3出口ヘッダ23dで合流して第3出口32dから流出する。また、エコノマイザ22において、高温冷媒は、第4入口22aから第4入口ヘッダ23aに流入し、第4入口ヘッダ23aから第4流路81の入口部分に分岐されて第4流路81内を左右に折り返しながら上から下に向かって流れて低温冷媒との熱交換によって放熱し、第4流路81の出口部分から第4出口ヘッダ23bで合流して第4出口22bから流出する。
In the
(3)特徴
次に、ヒートポンプシステム1の特徴について説明する。
(3) Features Next, features of the
<A>
ここでは、上記のように、エコノマイザ22を有する冷媒回路10を備えたヒートポンプシステム1において、エコノマイザ22が放熱器12と一体化された一体型熱交換器20を構成している。
<A>
Here, as described above, in the
従来の一体化熱交換器では、エコノマイザと放熱器との接合部を介した熱伝導によって、放熱器を流れる冷媒がエコノマイザを流れる冷媒によって冷却されてしまい、これにより、放熱器において被加熱流体を加熱する能力が低下するおそれがあった。 In a conventional integrated heat exchanger, the refrigerant flowing through the radiator is cooled by the refrigerant flowing through the economizer due to heat conduction through the junction between the economizer and the radiator, and this causes the fluid to be heated in the radiator. There was a possibility that the ability to heat may fall.
これに対して、ここでは、一体型熱交換器20を、エコノマイザ22と放熱器12との間に断熱部44を有するものとしている。
On the other hand, here, the
このため、ここでは、断熱部44によって、エコノマイザ22と放熱器12との間の熱伝導を抑えることができる。これにより、ここでは、放熱器12を流れる冷媒(高温冷媒)がエコノマイザ22を流れる冷媒(特に、低温冷媒)によって冷却されにくくなり、放熱器12において被加熱流体(ここでは、水)を加熱する能力の低下を抑えることができる。また、加熱能力の低下を抑えることで、放熱器12のコンパクト化も可能になり、断熱部44を併せても、放熱器12とエコノマイザ22との一体化によるコンパクト化のメリットが大きくなる。
For this reason, here, heat conduction between the
<B>
また、ここでは、上記のように、断熱部44が、放熱器12とエコノマイザ22との間に設けられた冷媒及び被加熱流体を流さない隙間90によって構成されている。
<B>
Further, here, as described above, the
これにより、ここでは、隙間90によって容易に断熱部44を構成することができる。
Thereby, the
<C>
また、ここでは、上記のように、隙間90が真空状態である。
<C>
Here, as described above, the
これにより、ここでは、隙間90によって構成される断熱部44の断熱性能を向上させることができる。
Thereby, the heat insulation performance of the
<D>
また、ここでは、上記のように、一体型熱交換器20が、真空ロウ付け又は拡散接合により形成されている。
<D>
Here, as described above, the
ここでは、上記のように、板材52、62、72、82、91〜93を積層して真空ロウ付け又は拡散接合により接合することによって一体型熱交換器20を形成する際に、放熱器12とエコノマイザ22との間に配置される板材91〜93間に冷媒及び被加熱流体を流さない隙間90を形成しておくことによって、この板材91〜93間の隙間を容易に真空状態にすることができる。
Here, as described above, when the
<E>
また、ここでは、上記のように、一体型熱交換器20が、マイクロ流路熱交換器である。
<E>
Here, as described above, the
ここでは、一体型熱交換器20をコンパクト化することができる。
Here, the
<F>
また、ここでは、上記のように、放熱器12において冷媒との熱交換によって加熱された被加熱流体(水)によって室内を暖房する利用側機器32をさらに有している。
<F>
In addition, here, as described above, it further includes the use-
これにより、ここでは、放熱器12において被加熱流体(水)を加熱する能力の低下が抑えられているため、利用側機器32における暖房能力の低下を抑えることができる。
Thereby, since the fall of the capability to heat a to-be-heated fluid (water) in the
(4)変形例
<A>
上記実施形態では、放熱器12とエコノマイザ22とを一体化して一体化熱交換器20を構成しているが(図2〜図8参照)、これらだけでなく、両熱交換器12、22を接続する冷媒管の一部も併せて一体化熱交換器20に組み込むようにしてもよい。
(4) Modification <A>
In the said embodiment, although the
具体的には、ここでは、図9、図3、図10、図5及び図11〜図14に示すように、放熱器12において放熱した高温冷媒をエコノマイザ22に送る高温冷媒管17aをインジェクション管21aへの分岐部分とともに、一体化熱交換器20に組み込むようにしている。
Specifically, here, as shown in FIGS. 9, 3, 10, 5, and 11 to 14, the high-
一体型熱交換器20は、主として、放熱器側熱交換部41(放熱器12)と、エコノマイザ側熱交換部42(エコノマイザ22)と、ケーシング43と、断熱部44と、を有している。しかも、ここでは、一体化熱交換器20が、断熱部44とエコノマイザ22(エコノマイザ側熱交換部42)との間(ここでは、前後方向間)に連通部45をさらに有している。
The
放熱器側熱交換部41(放熱器12)は、上記実施形態と同様に、水が流れる第1流路51が複数列形成された第1層50と、高温冷媒が流れる第2流路61が複数列形成された第2層60と、が積層されることによって構成されている。ここで、放熱器側熱交換部41の構成は、上記実施形態と同様であるため、ここでは説明を省略する。
As in the above embodiment, the radiator-side heat exchange unit 41 (heat radiator 12) includes a
エコノマイザ側熱交換部42(エコノマイザ22)は、低温冷媒が流れる第3流路71が複数列形成された第3層70と、高温冷媒が流れる第4流路81が複数列形成された第4層80と、が積層されることによって構成されている。ここで、エコノマイザ側熱交換部42の構成は、上記実施形態と同様であるため、ここでは説明を省略する。
The economizer side heat exchanging unit 42 (economizer 22) includes a
断熱部44は、上記実施形態と同様に、放熱器側熱交換部41(放熱器12)とエコノマイザ側熱交換部42(エコノマイザ22)との間に冷媒及び水を流さない隙間90を形成している。但し、ここでは、上記実施形態とは異なり、断熱部44を構成する第5〜第7板材91〜93の左下端部に、切り欠き部56、66と重なるように切り欠き部91a〜93aが形成されており、これらの切り欠き部91a〜93aも第2出口ヘッダ13bの一部を構成している。このため、第7板材93には、隙間90を形成するための開口94が切り欠き部93aを避けるように形成されている。
The
連通部45は、放熱器側熱交換部41(放熱器12)の第2出口ヘッダ13bとエコノマイザ側熱交換部42(エコノマイザ22)の第4入口ヘッダ23aとを連通させる流路96を形成する部分である。ここでは、連通部45は、断熱部44側の第8板材95と、エコノマイザ側熱交換部42側の第9板材97と、を有している。第8及び第9板材95、97は、金属製の素材で形成されている。第8板材95には、切り欠き部95a、95bと、流路96と、が形成されている。切り欠き部95aは、第8板材95の左下端部に、切り欠き部56、66、91a〜93aと重なるように形成されており、第2出口ヘッダ13bの一部を構成している。切り欠き部95bは、第8板材95の左上端部に、切り欠き部75、85と重なるように形成されており、第4入口ヘッダ23aの一部を構成している。流路96は、切り欠き部95a(第2出口ヘッダ13b)と切り欠き部95b(第4入口ヘッダ23a)とを上下方向に連通させる流路であり、ここでは、エコノマイザ側熱交換部42の第4流路81と同じ形状の流路を採用している。但し、流路96の形状は、これに限定されるものではなく、切り欠き部95aと切り欠き部95bとを上下方向に連通させる形状であれば、他の形状であってもよい。第9板材97の左上端部には、切り欠き部75、85、95bと重なるように切り欠き部97aが形成されており、第4入口ヘッダ23aの一部を構成している。
The
ケーシング43は、放熱器側熱交換部41、エコノマイザ側熱交換部42及び断熱部44とともに連通部45が設けられる部材である。そして、ケーシング43の下面部の前寄りの部分には、水の入口となる第1入口12cが形成されており、第1入口ヘッダ13cに連通している。第1入口12cには、入口水管35が接続されている。ケーシング43の上面部の前寄りの部分には、水の出口となる第1出口12dが形成されており、第1出口ヘッダ13dに連通している。第1出口12dには、出口水管33が接続されている。ケーシング43の左側面部の前側上部には、高温冷媒の入口となる第2入口12aが形成されており、第2入口ヘッダ13aに連通している。第2入口12aには、吐出冷媒管16が接続されている。ケーシング43の左側面部の前側下部には、高温冷媒の出口となる第2出口12bが形成されており、第2出口ヘッダ13bに連通している。但し、第2出口12bには、上記実施形態とは異なり、高温冷媒管17aではなく、インジェクション管21aが接続されている。また、ケーシング43の下面部の後寄りの部分には、低温冷媒の入口となる第3入口22cが形成されており、第3入口ヘッダ23cに連通している。第3入口22cには、インジェクション管21bが接続されている。ケーシング43の上面部の後寄りの部分には、低温冷媒の出口となる第3出口22dが形成されており、第3出口ヘッダ23dに連通している。第3出口22dには、インジェクション管21bが接続されている。ケーシング43の左側面部の後側上部には、上記実施形態に形成されていた第4入口22aが形成されていない。
The
そして、ここでは、ケーシング43の各面部は、放熱器側熱交換部41、エコノマイザ側熱交換部42、断熱部44及び連通部45を覆うように配置されて、放熱器側熱交換部41、エコノマイザ側熱交換部42、断熱部44及び連通部45と接合されている。ここで、放熱器側熱交換部41、エコノマイザ側熱交換部42及び断熱部44とケーシング43との接合は、第1〜第7板材52、62、72、82、91、92、93、95、97を所定順序で所定数積層したものをケーシング43の各面部で覆った後に、真空ロウ付け又は拡散接合の接合処理を行うことによって、放熱器側熱交換部41、エコノマイザ側熱交換部42、断熱部44及び連通部45の形成とともに行われている。
And each surface part of the
このような構成を有する一体型熱交換器20では、ヒートポンプシステム1の運転時に、放熱器12において、水は、第1入口12cから第1入口ヘッダ13cに流入し、第1入口ヘッダ13cから第1流路51の入口部分に分岐されて第1流路51内を下から上に向かって流れて高温冷媒との熱交換によって加熱され、第1流路51の出口部分から第1出口ヘッダ13dで合流して第1出口12dから流出する。また、放熱器12において、高温冷媒は、第2入口12aから第2入口ヘッダ13aに流入し、第2入口ヘッダ13aから第2流路61の入口部分に分岐されて第2流路61内を左右に折り返しながら上から下に向かって流れて水との熱交換によって放熱し、第2流路61の出口部分から第2出口ヘッダ13bで合流する。そして、この高温冷媒の一部は、第2出口12bから流出してインジェクション管21aに送られ、残りの高温冷媒は、第2出口ヘッダ13bの一部を形成する断熱部44の切り欠き部91a〜93aを通じて連通部45の切り欠き部95aに送られる。連通部45に送られた高温冷媒は、流路96内を下から上に向かって流れて、第4入口ヘッダ23aの一部を形成する連通部45の切り欠き部95b、97bを通じてエコノマイザ22に送られる。また、エコノマイザ22においては、低温冷媒は、第3入口22cから第3入口ヘッダ23cに流入し、第3入口ヘッダ23cから第3流路71の入口部分に分岐されて第3流路71内を下から上に向かって流れて高温冷媒との熱交換によって加熱され、第3流路71の出口部分から第3出口ヘッダ23dで合流して第3出口32dから流出する。また、エコノマイザ22において、高温冷媒は、連通部45の切り欠き部95b、97bを通じて第4入口ヘッダ23aに流入し、第4入口ヘッダ23aから第4流路81の入口部分に分岐されて第4流路81内を左右に折り返しながら上から下に向かって流れて低温冷媒との熱交換によって放熱し、第4流路81の出口部分から第4出口ヘッダ23bで合流して第4出口22bから流出する。
In the
<B>
上記実施形態では、冷媒回路10を流れる冷媒によって放熱器12において冷却された高温冷媒をさらに冷却するエコノマイザ22として、インジェクション管21を流れる低温冷媒によって高温冷媒を冷却するものを採用している(図1参照)。しかし、エコノマイザ22は、これに限定されるものではなく、例えば、蒸発器14において蒸発した低温冷媒によって高温冷媒を冷却するものを採用してもよい。
<B>
In the said embodiment, what cools a high temperature refrigerant | coolant with the low temperature refrigerant | coolant which flows through the
具体的には、図15に示すように、上記実施形態の冷媒回路10において、インジェクション管21を省略して、エコノマイザ22として、放熱器12において冷却された高温冷媒管17を流れる冷媒を、冷媒回路10を流れる冷媒としての吸入冷媒管19を流れる冷媒によって冷却するものを採用する。すなわち、エコノマイザ22は、高温冷媒管17及び吸入冷媒管19に設けられる。エコノマイザ22の高温冷媒管17側の入口(第4入口22a)は、高温冷媒管17aに接続されており、エコノマイザ22の高温冷媒管17側の出口(第4出口22b)は、高温冷媒管17の膨張機構13寄りの部分17bに接続されている。エコノマイザ22の吸入冷媒管19側の入口(第3入口22c)は、吸入冷媒管19の蒸発器14寄りの部分19aに接続されており、エコノマイザ22の吸入冷媒管19側の出口(第3入口22d)は、吸入冷媒管19の圧縮機11寄りの部分19bに接続されている。
Specifically, as shown in FIG. 15, in the
この場合においても、上記実施形態の一体化熱交換器(図2〜図8参照)と同様に、放熱器12及びエコノマイザ22が一体化された一体化熱交換器20を構成することができる。
Even in this case, the
具体的には、図16、図3、図4、図17及び図6〜図8に示すように、一体化熱交換器20は、主として、放熱器側熱交換部41(放熱器12)と、エコノマイザ側熱交換部42(エコノマイザ22)と、ケーシング43と、断熱部44と、を有している。
Specifically, as shown in FIGS. 16, 3, 4, 17, and 6 to 8, the
放熱器側熱交換部41(放熱器12)は、上記実施形態と同様に、水が流れる第1流路51が複数列形成された第1層50と、高温冷媒が流れる第2流路61が複数列形成された第2層60と、が積層されることによって構成されている。ここで、放熱器側熱交換部41の構成は、上記実施形態と同様であるため、ここでは説明を省略する。
As in the above embodiment, the radiator-side heat exchange unit 41 (heat radiator 12) includes a
エコノマイザ側熱交換部42(エコノマイザ22)は、低温冷媒が流れる第3流路71が複数列形成された第3層70と、高温冷媒が流れる第4流路81が複数列形成された第4層80と、が積層されることによって構成されている。ここで、エコノマイザ側熱交換部42の構成は、上記実施形態と同様であるため、ここでは説明を省略する。
The economizer side heat exchanging unit 42 (economizer 22) includes a
断熱部44は、上記実施形態と同様に、放熱器側熱交換部41(放熱器12)とエコノマイザ側熱交換部42(エコノマイザ22)との間に冷媒及び水を流さない隙間90を形成している。ここで、断熱部44の構成は、上記実施形態と同様であるため、ここでは説明を省略する。
The
ケーシング43は、上記実施形態と同様に、放熱器側熱交換部41、エコノマイザ側熱交換部42及び断熱部44が設けられる部材である。但し、ここでは、図16及び図17に示すように、ケーシング43の下面部の後寄りの部分に形成された第3入口ヘッダ23cに連通する第3入口22cには、インジェクション管21aではなく、吸入冷媒管19aが接続されている。また、ケーシング43の上面部の後寄りの部分に形成された第3出口ヘッダ23dに連通する第3出口22dには、インジェクション管21bではなく、吸入冷媒管19bが接続されている。
The
このような構成を有する一体型熱交換器20では、ヒートポンプシステム1の運転時に、上記実施形態と同様に、放熱器12において、水が高温冷媒との熱交換によって加熱されるとともに高温冷媒が放熱し、また、エコノマイザ22において、低温冷媒が高温冷媒との熱交換によって加熱されるとともに高温冷媒が放熱する。但し、低温冷媒がインジェクション管21を流れる冷媒ではなく、吸入冷媒管19を流れる冷媒である点が、上記実施形態とは異なっている。
In the
<C>
上記変形例Bの一体化熱交換器20(吸入冷媒管19を流れる低温冷媒によって高温冷媒を冷却するエコノマイザ22を放熱器12と一体化したもの)においても、上記変形例Aと同様に、両熱交換器12、22を接続する冷媒管の一部も併せて一体化熱交換器20に組み込むようにしてもよい。
<C>
Also in the
具体的には、ここでは、図18、図3、図19、図17及び図11〜図14に示すように、放熱器12において放熱した高温冷媒をエコノマイザ22に送る高温冷媒管17aを一体化熱交換器20に組み込むようにしている。
Specifically, here, as shown in FIGS. 18, 3, 19, 17, and 11 to 14, a high-
一体型熱交換器20は、上記変形例Aと同様に、主として、放熱器側熱交換部41(放熱器12)と、エコノマイザ側熱交換部42(エコノマイザ22)と、ケーシング43と、断熱部44と、連通部45と、を有している。
As in the modification A, the
放熱器側熱交換部41(放熱器12)は、上記変形例Aと同様に、水が流れる第1流路51が複数列形成された第1層50と、高温冷媒が流れる第2流路61が複数列形成された第2層60と、が積層されることによって構成されている。ここで、放熱器側熱交換部41の構成は、上記変形例Aと同様であるため、ここでは説明を省略する。
As in the modification A, the radiator-side heat exchange unit 41 (the radiator 12) includes a
エコノマイザ側熱交換部42(エコノマイザ22)は、低温冷媒が流れる第3流路71が複数列形成された第3層70と、高温冷媒が流れる第4流路81が複数列形成された第4層80と、が積層されることによって構成されている。ここで、エコノマイザ側熱交換部42の構成は、上記変形例Aと同様であるため、ここでは説明を省略する。
The economizer side heat exchanging unit 42 (economizer 22) includes a
断熱部44は、上記変形例Aと同様に、放熱器側熱交換部41(放熱器12)とエコノマイザ側熱交換部42(エコノマイザ22)との間に冷媒及び水を流さない隙間90を形成している。ここで、断熱部44の構成は、上記変形例Aと同様であるため、ここでは説明を省略する。
The
連通部45は、上記変形例Aと同様に、放熱器側熱交換部41(放熱器12)の第2出口ヘッダ13bとエコノマイザ側熱交換部42(エコノマイザ22)の第4入口ヘッダ23aとを連通させる流路96を形成している。ここで、連通部45の構成は、上記変形例Aと同様であるため、ここでは説明を省略する。
In the same manner as in Modification A, the
ケーシング43は、放熱器側熱交換部41、エコノマイザ側熱交換部42及び断熱部44とともに連通部45が設けられる部材である。そして、ケーシング43の下面部の前寄りの部分には、水の入口となる第1入口12cが形成されており、第1入口ヘッダ13cに連通している。第1入口12cには、入口水管35が接続されている。ケーシング43の上面部の前寄りの部分には、水の出口となる第1出口12dが形成されており、第1出口ヘッダ13dに連通している。第1出口12dには、出口水管33が接続されている。ケーシング43の左側面部の前側上部には、高温冷媒の入口となる第2入口12aが形成されており、第2入口ヘッダ13aに連通している。第2入口12aには、吐出冷媒管16が接続されている。ケーシング43の左側面部の前側下部には、上記変形例Aに形成されていた第2出口12bが形成されていない。また、ケーシング43の下面部の後寄りの部分には、低温冷媒の入口となる第3入口22cが形成されており、第3入口ヘッダ23cに連通している。第3入口22cには、吸入冷媒管19aが接続されている。ケーシング43の上面部の後寄りの部分には、低温冷媒の出口となる第3出口22dが形成されており、第3出口ヘッダ23dに連通している。第3出口22dには、吸入冷媒管19bが接続されている。ケーシング43の左側面部の後側上部には、上記変形例Aと同様に、第4入口22aが形成されていない。
The
このような構成を有する一体型熱交換器20では、ヒートポンプシステム1の運転時に、放熱器12において、水は、第1入口12cから第1入口ヘッダ13cに流入し、第1入口ヘッダ13cから第1流路51の入口部分に分岐されて第1流路51内を下から上に向かって流れて高温冷媒との熱交換によって加熱され、第1流路51の出口部分から第1出口ヘッダ13dで合流して第1出口12dから流出する。また、放熱器12において、高温冷媒は、第2入口12aから第2入口ヘッダ13aに流入し、第2入口ヘッダ13aから第2流路61の入口部分に分岐されて第2流路61内を左右に折り返しながら上から下に向かって流れて水との熱交換によって放熱し、第2流路61の出口部分から第2出口ヘッダ13bで合流する。そして、この高温冷媒はすべて、第2出口ヘッダ13bの一部を形成する断熱部44の切り欠き部91a〜93aを通じて連通部45の切り欠き部95aに送られる。連通部45に送られた高温冷媒は、流路96内を下から上に向かって流れて、第4入口ヘッダ23aの一部を形成する連通部45の切り欠き部95b、97bを通じてエコノマイザ22に送られる。また、エコノマイザ22においては、低温冷媒は、第3入口22cから第3入口ヘッダ23cに流入し、第3入口ヘッダ23cから第3流路71の入口部分に分岐されて第3流路71内を下から上に向かって流れて高温冷媒との熱交換によって加熱され、第3流路71の出口部分から第3出口ヘッダ23dで合流して第3出口32dから流出する。また、エコノマイザ22において、高温冷媒は、連通部45の切り欠き部95b、97bを通じて第4入口ヘッダ23aに流入し、第4入口ヘッダ23aから第4流路81の入口部分に分岐されて第4流路81内を左右に折り返しながら上から下に向かって流れて低温冷媒との熱交換によって放熱し、第4流路81の出口部分から第4出口ヘッダ23bで合流して第4出口22bから流出する。
In the
<D>
上記実施形態及び変形例では、放熱器12及びエコノマイザ22を一体化した一体型熱交換器20として、マイクロ流路熱交換器を採用した場合を例に挙げて説明している(図2〜図14及び図16〜図18参照)。しかし、放熱器12及びエコノマイザ22を一体化した一体型熱交換器20は、マイクロ流路熱交換器に限定されるものではなく、例えば、放熱器12及びエコノマイザ22を一体化した一体型熱交換器20として、プレート熱交換器を採用してもよい。
<D>
In the said embodiment and modification, the case where a microchannel heat exchanger is employ | adopted as an
具体的には、一体化熱交換器20は、図20〜図22に示すように、上記実施形態及び変形例B(マイクロ流路熱交換器)の構成に対応するプレート熱交換器の構成を採用することができる。ここで、一体化熱交換器20は、主として、放熱器12を構成する複数の第1板材110と、エコノマイザ22を構成する複数の第2板材120と、ケーシング43を構成する複数の第3板材130と、を有している。しかも、ここでは、一体型熱交換器22が、エコノマイザ22と放熱器12との間(ここでは、前後方向間)に断熱部44をさらに有している。断熱部44は、複数の第4板材140によって構成されている。
Specifically, as shown in FIGS. 20 to 22, the
第1板材110は、水が流れる第1流路51及び高温冷媒が流れる第2流路61が交互に形成されるように前後方向に積層されている。第1板材110は、金属製の素材で形成されている。第1板材110には、プレス加工等によって第1流路51及び第2流路61となる凹凸形状が形成されている。また、第1板材110の左下部及び左上部には、開口110c、110dが形成されている。そして、開口110c、110dはそれぞれ、第1流路51の下部(水の入口部分)及び上部(水の出口部分)に連通しており、第1流路51の下部と連通する空間である第1入口ヘッダ13c及び第1流路51の上部と連通する空間である第1出口ヘッダ13dを形成している。また、第1板材110の右上部及び右下部には、開口110a、110bが形成されている。開口110a、110bはそれぞれ、第2流路61の上部(高温冷媒の入口部分)及び下部(高温冷媒の出口部分)に連通しており、第2流路61の上部と連通する空間である第2入口ヘッダ13a及び第2流路61の下部と連通する空間である第2出口ヘッダ13bを形成している。そして、ここでは、第1板材110を積層した後に、真空ロウ付けや溶接、ボルト締結の接合処理によって第1板材110間を接合することによって、放熱器12が得られている。
The
第2板材120は、低温冷媒が流れる第3流路71及び高温冷媒が流れる第4流路81が交互に形成されるように前後方向に積層されている。第2板材120は、金属製の素材で形成されている。第2板材120には、プレス加工等によって第3流路71及び第4流路81となる凹凸形状が形成されている。また、第2板材120の左下部及び左上部には、開口120c、120dが形成されている。そして、開口120c、120dはそれぞれ、第3流路71の下部(低温冷媒の入口部分)及び上部(低温冷媒の出口部分)に連通しており、第3流路71の下部と連通する空間である第3入口ヘッダ23c及び第3流路71の上部と連通する空間である第3出口ヘッダ23dを形成している。また、第2板材120の右上部及び右下部には、開口120a、120bが形成されている。開口120a、120bはそれぞれ、第4流路81の上部(高温冷媒の入口部分)及び下部(高温冷媒の出口部分)に連通しており、第4流路81の上部と連通する空間である第4入口ヘッダ23a及び第4流路81の下部と連通する空間である第4出口ヘッダ23bを形成している。そして、ここでは、第2板材120を積層した後に、真空ロウ付けや溶接、ボルト締結の接合処理によって第2板材120間を接合することによって、エコノマイザ22が得られている。
The
第4板材140は、放熱器12とエコノマイザ22との間に冷媒及び水を流さない隙間90を形成するように前後方向に積層されている。第4板材140は、金属製の素材で形成されている。そして、ここでは、第4板材140を積層した後に、真空ロウ付けや溶接、ボルト締結の接合処理によって第4板材140間を接合することによって、断熱部44が得られている。尚、真空ロウ付けは、真空雰囲気で第4板材140間を接合することになるため、これによって得られる隙間90も真空状態になっている。
The
放熱器12側(ここでは、前方向側)の第3板材130の左下部には、水の入口となる第1入口12cが形成されており、第1入口ヘッダ13cに連通している。第1入口12cには、入口水管35が接続されている。放熱器12側の第3板材130の左上部には、水の出口となる第1出口12dが形成されており、第1出口ヘッダ13dに連通している。第1出口12dには、出口水管33が接続されている。放熱器12側の第3板材130の右上部には、高温冷媒の入口となる第2入口12aが形成されており、第2入口ヘッダ13aに連通している。第2入口12aには、吐出冷媒管16が接続されている。放熱器12側の第3板材130の右下部には、高温冷媒の出口となる第2出口12bが形成されており、第2出口ヘッダ13bに連通している。第2出口12bには、高温冷媒管17aが接続されている。また、エコノマイザ22側(ここでは、後方向側)の第3板材130の左下部には、低温冷媒の入口となる第3入口22cが形成されており、第3入口ヘッダ23cに連通している。第3入口22cには、インジェクション管21b又は吸入冷媒管19aが接続されている。エコノマイザ22側の第3板材130の左上部には、低温冷媒の出口となる第3出口22dが形成されており、第3出口ヘッダ23dに連通している。第3出口22dには、インジェクション管21b又は吸入冷媒管19bが接続されている。エコノマイザ22側の第3板材130の右上部には、高温冷媒の入口となる第4入口22aが形成されており、第4入口ヘッダ23aに連通している。第4入口22aには、高温冷媒管17aが接続されている。エコノマイザ22側の第3板材130の右下部には、高温冷媒の出口となる第4出口22bが形成されており、第4出口ヘッダ23bに連通している。第4出口22bには、高温冷媒管17bが接続されている。ここでは、ケーシング43を構成する第3板材130は、金属製の素材で形成されている。
A
そして、ここでは、ケーシング43の第3板材130は、放熱器12、エコノマイザ22及び断熱部44を前後方向に挟むように配置されて、放熱器12、エコノマイザ22及び断熱部44と接合されている。例えば、放熱器12、エコノマイザ22及び断熱部44とケーシング43との接合は、第1〜第4板材110〜140を所定順序で所定数積層した後に、真空ロウ付けや溶接、ボルト締結の接合処理を行うことによって、放熱器12、エコノマイザ22及び断熱部44の形成とともに行われている。
And here, the 3rd board |
このような構成を有する一体型熱交換器20においても、上記実施形態及び変形例Bと同様に、放熱器12において、水が高温冷媒との熱交換によって加熱されるとともに高温冷媒が放熱し、また、エコノマイザ22において、低温冷媒が高温冷媒との熱交換によって加熱されるとともに高温冷媒が放熱する。
Also in the
<E>
上記変形例D(インジェクション管21を流れる低温冷媒によって高温冷媒を冷却するエコノマイザ22を採用した場合)においても、変形例A(図9、図3、図10、図5及び図11〜図14参照)と同様に、図23、図21及び図24に示すように、放熱器12において放熱した高温冷媒をエコノマイザ22に送る高温冷媒管17aをインジェクション管21aへの分岐部分とともに、一体化熱交換器20に組み込むようにしてもよい。
<E>
Also in the above modification D (when the
ここでは、エコノマイザ22を構成する第4流路81のうち断熱部44の後方側に隣り合う第4流路81aを連通部45として機能させるようにしている。具体的には、第4流路81aを形成する第2板材120の右下部の空間が第4出口ヘッダ23bと連通しないようにするために、開口120bを形成しないようにし、そして、断熱部44(ここでは、第4板材140)に隙間90とは連通しない状態で前後方向に貫通する開口141を形成して、断熱部44の後方側に隣り合う第4流路81aを第2出口ヘッダ13bと連通させるようにしている。これにより、エコノマイザ22を構成する第4流路81のうち断熱部44の後方側に隣り合う第4流路81aが、放熱器12の第2出口ヘッダ13bとエコノマイザ22の第4入口ヘッダ23aとを連通させる流路(変形例Aの流路96に対応)を形成している。これに伴い、エコノマイザ22側(ここでは、後方向側)の第3板材130の右上部には、上記変形例Dに形成されていた第4入口22aを形成していない。
Here, the
このような構成を有する一体型熱交換器20においても、上記変形例Aと同様に、放熱器12において、水が高温冷媒との熱交換によって加熱されるとともに高温冷媒が放熱し、また、エコノマイザ22において、低温冷媒が高温冷媒との熱交換によって加熱されるとともに高温冷媒が放熱する。
Also in the
<F>
上記変形例D(吸入冷媒管19を流れる低温冷媒によって高温冷媒を冷却するエコノマイザ22を採用した場合)においても、変形例C(図18、図3、図19、図17及び図11〜図14参照)と同様に、図25、図21及び図26に示すように、放熱器12において放熱した高温冷媒をエコノマイザ22に送る高温冷媒管17aをインジェクション管21aへの分岐部分とともに、一体化熱交換器20に組み込むようにしてもよい。
<F>
Also in the above-described modification D (when the
ここでは、エコノマイザ22を構成する第4流路81のうち断熱部44の後方側に隣り合う第4流路81aを連通部45として機能させるようにしている。具体的には、第4流路81aを形成する第2板材120の右下部の空間が第4出口ヘッダ23bと連通しないようにするために、開口120bを形成しないようにし、そして、断熱部44(ここでは、第4板材140)に隙間90とは連通しない状態で前後方向に貫通する開口141を形成して、断熱部44の後方側に隣り合う第4流路81aを第2出口ヘッダ13bと連通させるようにしている。これにより、エコノマイザ22を構成する第4流路81のうち断熱部44の後方側に隣り合う第4流路81aが、放熱器12の第2出口ヘッダ13bとエコノマイザ22の第4入口ヘッダ23aとを連通させる流路(変形例Aの流路96に対応)を形成している。これに伴い、放熱器12側(ここでは、前方向側)の第3板材130の右下部には、上記変形例Dに形成されていた第2出口12bを形成せず、エコノマイザ22側(ここでは、後方向側)の第3板材130の右上部には、上記変形例Dに形成されていた第4入口22aを形成していない。
Here, the
このような構成を有する一体型熱交換器20においても、上記変形例Cと同様に、放熱器12において、水が高温冷媒との熱交換によって加熱されるとともに高温冷媒が放熱し、また、エコノマイザ22において、低温冷媒が高温冷媒との熱交換によって加熱されるとともに高温冷媒が放熱する。
Also in the
<G>
上記実施形態及び変形例では、断熱部44を冷媒や水を流さない隙間90によって形成しているが、これに限定されるものではない。
<G>
In the said embodiment and modification, although the
例えば、図27に示すように、変形例Dの構成において、隙間90に、冷媒及び被加熱流体を流す部分(ここでは、板材110、120)を構成する材料(ここでは、金属製の素材)よりも熱伝導率が低いセラミック製の素材90aを設けてもよい。
For example, as shown in FIG. 27, in the configuration of Modification D, a material (here, a metal material) that constitutes a portion (here, the
また、図28に示すように、エコノマイザ22と放熱器12との間に隙間90を設けずに、セラミック製の素材90aをエコノマイザ22と放熱器12との間に直接的に設けてもよい。
In addition, as shown in FIG. 28, a
尚、冷媒及び被加熱流体を流す部分を構成する材料よりも熱伝導率が低い素材90aとしては、樹脂製やゴム製の素材を使用してもよい。また、このような熱伝導率が低い素材で断熱部44を有する構成は、変形例Dの構成だけに限定されず、他の実施形態及び変形例にも採用してもよい。
Note that a resin or rubber material may be used as the
<H>
上記実施形態及び変形例では、放熱器12において冷媒によって加熱される被加熱流体として水を使用しているが、これに限定されず、被加熱流体としてブライン等の他の流体であってもよい。
<H>
In the said embodiment and modification, although water is used as a to-be-heated fluid heated with a refrigerant | coolant in the
<I>
上記実施形態及び変形例A〜Cでは、放熱器12の第1流路51や放熱器12の第1流路51エコノマイザ22の第3流路71が蛇行した形状を有しているが、これに限定されず、真っ直ぐな形状等のような別の形状であってもよい。
<I>
In the said embodiment and modification AC, although the
<J>
上記実施形態及び変形例A〜Cでは、放熱器12の第2流路61やエコノマイザ22の第4流路81が左右に3箇所折り返す形状を有しているが、これに限定されるものではなく、折り返し箇所が2箇所や4箇所でもよく、また、折り返し箇所がない形状であってもよい。また、第2流路61や第4流路81が第1流路と同様に蛇行した形状であってもよい。
<J>
In the said embodiment and modification AC, although the
<K>
放熱器12及びエコノマイザ22の出入口12a〜12d、22a〜22dの配置は、上記実施形態及び変形例に限定されず、流路構成等に応じて適宜配置される。
<K>
Arrangement of the
以上、本開示の実施形態を説明したが、請求の範囲に記載された本開示の趣旨及び範囲から逸脱することなく、形態や詳細の多様な変更が可能であることが理解されるであろう。 Although the embodiments of the present disclosure have been described above, it will be understood that various changes in form and details can be made without departing from the spirit and scope of the present disclosure described in the claims. .
本開示は、エコノマイザを有する冷媒回路を備えたヒートポンプシステムに対して、広く適用可能である。 The present disclosure is widely applicable to a heat pump system including a refrigerant circuit having an economizer.
1 ヒートポンプシステム
10 冷媒回路
11 圧縮機
12 放熱器
13 膨張機構
14 蒸発器
20 一体型熱交換器
22 エコノマイザ
32 利用側機器
44 断熱部
90 隙間
DESCRIPTION OF
Claims (7)
前記冷媒回路に設けられており、前記冷媒回路を流れる前記冷媒によって前記放熱器において冷却された前記冷媒をさらに冷却するエコノマイザ(22)と、
を備えており、
前記エコノマイザは、前記放熱器と一体化された一体型熱交換器(20)を構成しており、
前記一体型熱交換器は、前記エコノマイザと前記放熱器との間に断熱部(44)を有している、
ヒートポンプシステム(1)。 A compressor (11) that compresses the refrigerant; a radiator (12) that cools the refrigerant compressed in the compressor by a fluid to be heated; and an expansion mechanism (13) that depressurizes the refrigerant cooled in the radiator. ) And an evaporator (14) for evaporating the refrigerant decompressed in the expansion mechanism, and a refrigerant circuit (10) configured to be connected to each other,
An economizer (22) that is provided in the refrigerant circuit and further cools the refrigerant cooled in the radiator by the refrigerant flowing through the refrigerant circuit;
With
The economizer constitutes an integrated heat exchanger (20) integrated with the radiator.
The integrated heat exchanger has a heat insulating part (44) between the economizer and the radiator.
Heat pump system (1).
請求項1に記載のヒートポンプシステム。 The heat insulating part is made of a material having a lower thermal conductivity than a material constituting a part through which the refrigerant and the fluid to be heated flow in the integrated heat exchanger.
The heat pump system according to claim 1.
請求項1に記載のヒートポンプシステム。 The heat insulating portion is configured by a gap (90) that does not flow the refrigerant and the fluid to be heated provided between the radiator and the economizer.
The heat pump system according to claim 1.
請求項3に記載のヒートポンプシステム。 The gap is in a vacuum state,
The heat pump system according to claim 3.
請求項4に記載のヒートポンプシステム。 The integrated heat exchanger is formed by vacuum brazing or diffusion bonding,
The heat pump system according to claim 4.
請求項1〜5のいずれか1項に記載のヒートポンプシステム。 The integrated heat exchanger is a microchannel heat exchanger,
The heat pump system according to any one of claims 1 to 5.
請求項1〜6のいずれか1項に記載のヒートポンプシステム。 The heat radiator further includes a use side device (32) for heating the room by the heated fluid heated by heat exchange with the refrigerant.
The heat pump system according to any one of claims 1 to 6.
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